プロテクタ内への水侵入確認方法
【課題】プロテクタのどこから凝縮水が侵入したかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水の状態を確実に把握することができるプロテクタ内への水侵入確認方法を提供すること。
【解決手段】エンジン５３を作動させて排気管５５内の凝縮水を飛散させ、プロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を調べるプロテクタ１内への水侵入確認方法である。この方法では、環状の可視化装置用治具６７と環状のプロテクタ用治具６９とを軸方向を合わせて着脱可能に接続した観測装置５９を用いる。この観測装置５９は、プロテクタ１を備えており、観測装置５９の中心孔にプロテクタ１の内部を観察可能なようにファイバースコープ７３を挿入する。そして、観測装置５９を排気管５５のガスセンサ２の取付位置に配置し、エンジン５３を作動させて、ファイバースコープ７３によってプロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を観測する。
【解決手段】エンジン５３を作動させて排気管５５内の凝縮水を飛散させ、プロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を調べるプロテクタ１内への水侵入確認方法である。この方法では、環状の可視化装置用治具６７と環状のプロテクタ用治具６９とを軸方向を合わせて着脱可能に接続した観測装置５９を用いる。この観測装置５９は、プロテクタ１を備えており、観測装置５９の中心孔にプロテクタ１の内部を観察可能なようにファイバースコープ７３を挿入する。そして、観測装置５９を排気管５５のガスセンサ２の取付位置に配置し、エンジン５３を作動させて、ファイバースコープ７３によってプロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を観測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪や二輪の車両の排気管に配置される、Ｏ2センサ、ＮＯｘセンサ等のセンサに用いられるプロテクタ内への水侵入確認方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの排気ガス中の特定ガス、例えば酸素やＮＯｘ（窒素酸化物）などの濃度に応じ、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりする検出素子を備えたガスセンサが知られている。
【０００３】
この種のガスセンサにおいては、水や被毒物質等が検出素子に直接に当ることを防ぐために、検出素子の周囲を覆う様に、（排気ガスの通過は可能な）プロテクタが取付けられている。
【０００４】
ところで、エンジンの停止中や冷間始動時に、排気ガス中に含まれる水分が凝縮して（以下凝縮水という）、排気管の内壁面に凝縮水が付着することがある。この状態でエンジンを通常始動させると、排気管の内壁面に付着した凝縮水は、エンジンの振動や排気ガスの流れによって飛散する。そして、飛散した凝縮水が、プロテクタに当たった後に、加熱された検出素子に付着すると、熱衝撃によって検出素子に亀裂が生じることがある。
【０００５】
この対策として、ガスセンサを排気管に取付けて使用する前に、予め検出素子が被水により割れるか否かを評価する方法が開発されている。この評価を行う試験方法としては、例えば、ガスセンサの取付位置にプロテクタを備えたカーボン素子を配置し、このカーボン素子に付着した凝縮水の状態に基づいて検出素子の被水状態を推定する方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
また、これとは別に、凝縮水の影響を受けにくいガスセンサの設計のために、排気管内のガスセンサの取付位置に可視化装置を取付けて、凝縮水の飛散状態を調べる装置が提案されている。この装置とは、プロテクタの代わりに円筒状の透明なハウジングを用い、このハウジング内にファイバースコープを挿入し、ハウジングに対して飛散する凝縮水の状態を実際に観察するものである（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３４７５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１５８３号公報
【特許文献３】特開２００９−５３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、プロテクタ内部に侵入した凝縮水全てがカーボン素子に付着することはなく、上述した特許文献１、２の技術では、プロテクタ内への凝縮水の侵入の状態を正確に把握できないという問題があった。特に、プロテクタのどこから凝縮水が侵入したのかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水がどのような挙動をするかなど、プロテクタ内における凝縮水の状態を精度良く把握できないという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献３の技術では、ガスセンサに対して飛んでくる凝縮水の量などは把握できるが、実際のプロテクタを排気管に取付けているわけでないため、前記特許文献１、２の技術と同様に、プロテクタのどこから凝縮水が侵入するかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水がどのような挙動をするかなど、プロテクタ内における凝縮水の状態を正確に把握することができないという問題があった。
【００１０】
そのため、プロテクタ内に侵入する凝縮水に対する有効な対策を立てることが難しいという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、プロテクタのどこから凝縮水が侵入したかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水の挙動などを確実に把握することができるプロテクタ内への水侵入確認方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、エンジンの排気管内（例えばガスセンサの取付位置）にガスセンサのプロテクタを配置し、前記エンジンを作動させて前記排気管内の水を飛散させ、前記プロテクタ内に侵入する水の状態を、可視化装置を用いて調べるプロテクタ内への水侵入確認方法であって、軸方向に第１貫通孔を有し、該第１貫通孔内に挿通された前記可視化装置を保持する環状の可視化装置用治具と、軸方向に第２貫通孔を有し、先端側に前記プロテクタが取付可能な環状のプロテクタ用治具とを用い、前記プロテクタ用治具に前記プロテクタを取付けて、プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記第２貫通孔内に前記可視化装置の先端側を挿入するようにして、前記プロテクタ付き治具の後端側と前記可視化装置用治具の先端側とを前記軸方向を合わせて組み付け、その後、前記プロテクタが排気管中の排気ガスに接するように前記排気管に取付けることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、プロテクタが取付け可能なプロテクタ用治具に、可視化装置を保持する可視化装置用治具を組み付けると共に、可視化装置の先端側をプロテクタ用治具の第２貫通孔内に挿入することで、プロテクタを排気管に取付けている。これにより、エンジンを作動させた場合に、プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００１３】
つまり、本発明では、実際のプロテクタを排気管に取付け、その内部を可視化装置で確認することができるため、プロテクタ内への凝縮水の侵入を確実に捉えることが可能になり、被水リスクを漏らさず抽出することが可能になる。また、プロテクタ内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ内での凝縮水の挙動を確実に検出できるので、新規のより好ましいプロテクタの開発が可能になり、更に、ガスセンサの排気管へのより好ましい取付けレイアウトを求めることができる。
【００１４】
即ち、本発明により、実際のプロテクタ内への凝縮水の侵入状況を確実に把握できるので、凝縮水に対する有効な対策を立てることが容易となる。
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、同一種類又は異なる種類の複数のプロテクタに対して、それぞれ前記プロテクタ用治具を取付けて、複数の前記プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具がいずれのプロテクタ付き治具にも着脱可能に構成することができる。
【００１５】
本発明のプロテクタ内への水侵入確認方法は、新規のより好ましいプロテクタの開発等に行われることが多く、このため、同一種類の複数のプロテクタや、異なる種類（異種）の複数のプロテクタを用いて行われることが多い。すると、可視化装置及び可視化装置用治具についても、それぞれプロテクタやプロテクタ用治具（プロテクタ付き治具）に一対一に対応する個数を準備する必要があるが、可視化装置及び可視化装置用治具を複数準備すると、装置が複雑となり、またコストが高くなる。
【００１６】
そこで、本発明では、同一種類の複数のプロテクタ又は異なる種類のプロテクタに対して、それぞれ凝縮水の侵入状態を調べる場合（試験する場合）には、複数のプロテクタ付き治具に対して、それぞれに着脱可能な、複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具を準備する。このようにすれば、例えば、単一の可視化装置を保持させた可視化装置用治具に対して、各プロテクタ付き治具を付け替えることにより、複数のプロテクタに対する試験を、単一の可視化装置及び可視化装置用治具を用いて行うことができる。従って、試験に使用する装置を簡易化でき、コスト的に有利である。
【００１７】
なお、「複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具」とは、例えば、プロテクタが３個ある場合に、可視化装置用治具が１個、又は２個であるように、可視化装置用治具の個数がプロテクタの個数よりも少ない個数であることを指す。
【００１８】
（３）本発明では、請求項３に記載の様に、可視化装置用治具とプロテクタ用治具との間に、両治具間におけるガスのリークを防止する第１気密部材を配置することが好ましい。
【００１９】
これにより、可視化装置用治具とプロテクタ用治具との間におけるガスのリークを防止することができる。
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、可視化装置と、少なくとも可視化装置用治具及びプロテクタ用治具との間に、両部材間におけるガスのリークを防止する第２気密部材を配置することが好ましい。
【００２０】
これにより、可視化装置と可視化装置用治具又はプロテクタ用治具との間におけるガスのリークを防止することができる。
（５）本発明では、請求項５に記載の様に、可視化装置の先端が、プロテクタ用治具におけるプロテクタの取付位置より突出しないことが好ましい。
【００２１】
これにより、プロテクタの内部を広範囲に確認（例えば視認や撮影）することができると共に、可視化装置をプロテクタ内部へ挿入した場合に、可視化装置がプロテクタ内での凝縮水の挙動に影響を及ぼす問題を解消できる。よって、プロテクタ内への凝縮水の侵入状況を正確に把握できる。
【００２２】
（６）本発明では、請求項６に記載の様に、プロテクタとしては、内側の筒状の内部プロテクタと、内部プロテクタの外周側を覆う筒状の外部プロテクタとを、同心状に配置した２重プロテクタが挙げられる。
【００２３】
プロテクタが２重構造の場合には、プロテクタの外部から内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態（プロテクタ内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ内での凝縮水の挙動）が１重プロテクタとは異なる。よって、外部プロテクタに向かって飛んでくる凝縮水を確認するだけでは、内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確認することは困難である。
【００２４】
しかしながら、本発明では、内部プロテクタの内部を確認できる位置に可視化装置を配置することにより、二重プロテクタであっても、内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の観測対象のプロテクタを備えたガスセンサの部分断面図である。
【図２】プロテクタ内への水侵入確認方法に用いる試験装置を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を拡大し、観測装置を排気管に取付けた状態を示す説明図である。
【図４】観測装置を軸方向に沿って破断した状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）はプロテクタ用治具を示す平面図、（ｂ）はプロテクタ用治具及びプロテクタを示す正面図、（ｃ）は可視化装置用治具を示す平面図、（ｄ）は可視化装置用治具及びプロテクタ付き治具を示す正面図、（ｅ）は観測装置本体を示す正面図である。
【図６】実験例１の実験方法を説明する説明図である。
【図７】他の観測装置を示す説明図である。
【図８】（ａ）は他のプロテクタ用治具及びプロテクタを示す正面図、（ｂ）は他の可視化装置用治具及びプロテクタ付き治具を示す正面図、（ｃ）は他の観測装置本体を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明が適用されたプロテクタ内への水侵入確認方法の実施形態について図面を用いて説明する。
［実施形態］
ａ）最初に、本実施形態のプロテクタ内への水侵入確認方法の対象となるプロテクタを備えたガスセンサについて簡単に説明する。
【００２７】
図１に示す様に、本実施形態では、プロテクタ内への水侵入確認方法の対象となるプロテクタ１を備えたガスセンサ２は、例えば自動車の排気ガスの空燃比を検出するいわゆる全領域空燃比センサである。
【００２８】
このガスセンサ２は、排気管に固定するためのネジ部３が形成された筒状の主体金具５と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状の検出素子７と、検出素子７の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ９と、検出素子７の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材１１と、検出素子７と絶縁コンタクト部材１１との間に配置される複数の接続端子１３と、を備えている。
【００２９】
このうち、検出素子７は、軸線方向に延びる板状形状の素子部１５と、同じく軸線方向に延びる板状形状のヒータ１７とが積層されたものであり、測定対象となるガスに向けられる先端側には、多孔質層１９に覆われた検出部２１が形成されている。
【００３０】
主体金具５は、略筒状形状であり、軸線方向に貫通する貫通孔２３と、貫通孔２３の径方向内側に突出する棚部２５とを有する。この主体金具５は、検出部２１を貫通孔２３の先端側外部に配置し、貫通孔２３の後端側外部に複数の電極端子部２７を配置する状態で検出素子７を保持するよう構成されている。なお、主体金具５の貫通孔２３の内部には、セラミックホルダ２９、粉末充填層３１、３３、セラミックスリーブ９が配置されている。
【００３１】
また、主体金具５の先端部３５の外周には、検出素子７の突出部分を覆う金属製の２重構造の前記プロテクタ１、即ち同心状に配置された円筒形状の外部プロテクタ３９及び内部プロテクタ４１からなるプロテクタ１が溶接等によって取付けられている。
【００３２】
更に、主体金具５の後端側外周には外筒４３が固定され、外筒４３の内側には絶縁コンタクト部材１１を保持する保持部材４５が固定されている。また、外筒４３の後端側の開口部にはグロメット４７が配置され、グロメット４７には、検出素子７の各電極端子部２７と接続される複数のリード線４９が挿通されている。
【００３３】
ｂ）次に、本実施形態のプロテクタ内への水侵入確認方法に用いられる装置の全体構成ついて、図２及び図３に基づいて説明する。
図２に示す様に、プロテクタ内への水侵入確認方法に用いられる試験装置５１は、自動車等に用いられるエンジン５３の排気管５５の正規ポート５７、即ち、通常、エンジン５３の作動中に空燃比を検出する前記ガスセンサ２を取付けるポートに、観測装置５９を取付けたものである。
【００３４】
この正規ポート５７は、図３に示す様に、円筒形の排気管５５の径方向の一端側（図３の上方）に形成された円形の貫通孔６１と、貫通孔６１の周囲を囲む様に排気管５５の外周側に接合された環状の観測装置取付部６３とから構成されている。
【００３５】
この観測装置取付部６３の内周面には、ねじ部６５が形成されており、後に詳述する様に、このねじ部６５に観測装置５９をねじ止めすることにより、プロテクタ１を排気管５５内に突出させた状態で、観測装置５９を排気管５５に対して垂直に取付けることができる。
【００３６】
ｃ）次に、本実施形態の要部である観測装置５９について詳しく説明する。
(1)観測装置５９の構成
図４に示す様に、観測装置５９は、筒状の可視化装置用治具６７と筒状のプロテクタ用治具６９と筒状のプロテクタ１とを、同軸に結合した観測装置本体７１を備えるとともに、観測装置本体７１の軸中心に、ファイバースコープ７３（特許請求の範囲の可視化装置に相当）を取付けたものである。
【００３７】
このうち、可視化装置用治具６７は、例えば、ステンレス鋼からなる筒状の先端金具７５と例えば、ステンレス鋼からなる筒状の後端金具７７とを、同軸にねじ結合したものであり、この先端金具７５と後端金具７７との間には、例えば、フッ素ゴムからなる環状の弾性を有するパッキン７９（特許請求の範囲の第２気密部材に相当）が配置されている。
【００３８】
前記先端金具７５は、先端部８０とそれより外径の大きな（後端側の）後端部８１とから構成されており、後端部８１の外周の後端側は六角形状とされている。なお、先端部８０の外周面には、プロテクタ用治具６９との結合のためのねじ部８３が形成されている。
【００３９】
また、先端金具７５の軸中心には、中心孔８５が形成されており、中心孔８５は、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が大きな中心孔先端部８７と、それより内径の大きな（後端側の）中心孔後端部８９とから構成されている。
【００４０】
この中心孔後端部８９の後端側の内周面には、先端金具７５と後端金具７７とを結合するためのねじ部９１が形成されている。なお、中心孔後端部８９の先端側には前記パッキン７９が配置されている。
【００４１】
一方、後端金具７７も、先端部９３とそれより外径の大きな（後端側の）後端部９５とから構成されており、後端部９５の外周は六角形状とされている。後端金具７７の軸中心には、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が大きな中心孔９７が形成されている。また、先端部９３の外周面には、先端金具７５と後端金具７７とを結合するためのねじ部９９が形成されている。
【００４２】
なお、先端金具７５の中心孔８５と後端金具７７の中心孔９７とにより、可視化装置用治具６７の第１貫通孔１００が構成されている。
更に、前記プロテクタ用治具６９は、先端側より、プロテクタ１が外嵌されて接合される先端部１０１と、先端部１０１より外径が大きく、その外周に（観測装置５９を）排気管５５に固定するためのねじ部１０３を備えた中央部１０５と、中央部１０５より外径の大きな後端部１０７とを備えている。
【００４３】
また、プロテクタ用治具６９の軸中心には、中心孔（第２貫通孔）１０９が形成されており、中心孔１０９は、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が小さい中心孔先端部１１１と、中心孔先端部１１１より内径の大きな（後端側の）中心孔中央部１１３と、中心孔中央部１１３より内径の大きな（後端側の）中心孔後端部１１５とから構成されている。なお、中心孔中央部１１３と中心孔後端部１１５の内径は、ファイバースコープ７３の外径より大である。
【００４４】
この中心孔後端部１１５の内周面には、撮影用治具６７とプロテクタ治具６９とを結合するためのねじ部１１７が形成されている。
なお、第１貫通孔１００と第２貫通孔１０９とによって、ファイバースコープ７３が挿入される結合貫通孔１１８が構成され、プロテクタ用治具６９とプロテクタ１とによってプロテクタ付き治具１２０が構成されている。
【００４５】
更に、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間、詳しくは、プロテクタ用治具６９の後端部１０７の後端面と撮影用治具６７の後端部８１の先端面との間にて、撮影用治具６７の先端部７９に外嵌するように、例えば、ステンレス鋼からなる環状のパッキン１１９（特許請求の範囲の第１気密部材に相当）が配置されている。
【００４６】
そして、前記ファイバースコープ７３は、観測装置本体７１の軸中心の結合貫通孔１１８に挿入される様に、即ち、後端金具７７の中心孔９７、先端金具４５の中心孔先端部８７、プロテクタ用治具６９の中心孔中心部１１３を貫くように配置されている。
【００４７】
このファイバースコープ７３の先端は、プロテクタ用治具６９の中心孔先端部１１１と中心孔中央部１１３との間の段部１２１に当接して位置決めされており、その先端は、プロテクタ１の接合部分より後端側に配置されている。
【００４８】
従って、このファイバースコープ７３から、プロテクタ１の内部（詳しくは内部プロテクタ４１の内部）の画像を得ることができる。
なお、前記プロテクタ１は、前記ガスセンサ２に取付けられるものと同様な形状の２重構造を有しており、外部プロテクタ３９及び内部プロテクタ４１の側壁には、排気ガスの通過が可能なように、それぞれ通気孔４０、４２が複数形成されている。なお、内部プロテクタ４１の先端には排気及び排水のための先端孔４４が形成されている。
【００４９】
(2)観測装置５９の組み立て方法
観測装置５９を組み立てる場合には、まず、図５（ｂ）に示す様に、プロテクタ用治具６９の先端部１０１にプロテクタ１を外嵌し、その周囲を溶接（例えばレーザ溶接）して接合する。これにより、プロテクタ付き治具１２０が作製される。
【００５０】
詳しくは、プロテクタ１は、外部プロテクタ３９と内部プロテクタ４１の２重構造であるので、最初に内部プロテクタ４１をプロテクタ用治具６９の先端部１０１に嵌め、その後、内部プロテクタ４１の外側に外部プロテクタ３９を嵌め、溶接によって、外部プロテクタ３９と内部プロテクタ４１とを先端部１０１に接合する。
【００５１】
次に、前記図４に示す様に、先端金具７５の中心孔後端部８９にパッキン７９を配置し先端金具７５のねじ部９１に後端金具７７のねじ部９９を部分的に螺合させて、可視化装置用治具６７を作製する。
【００５２】
次に、図５（ｄ）に示す様に、この可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１２０との間に、パッキン１１９を挟むようにして、可視化装置用治具６７の先端金具７５の先端部７９のねじ部８３とプロテクタ付き治具１２０の後端部１０７のねじ部１１７とを螺合して、可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１２０とを一体に固定する。これにより、図５（ｅ）に示す様な、観測装置本体７１が作製される。
【００５３】
次に、前記図４に示す様に、観測装置本体７１の後端側より、その軸中心の結合貫通孔１１８にファイバースコープ７３を挿入し、上述した段部１２１に当接させる。
その後、後端金具７７を先端金具７５に強くねじ込むことにより、可視化装置用治具６７（従って観測装置本体７１）とファイバースコープ７３とを一体に固定する。
【００５４】
つまり、先端金具７５に後端金具７７をねじ込むにつれて、パッキン７９が押し潰されて平面方向に広がって、ファイバースコープ７３を外周側から押圧することにより、ファイバースコープ７３を可視化装置用治具６７に固定する。
【００５５】
(3)観測装置５９の取付け方法
観測装置５９を排気管５５に取付ける場合には、前記図３に示す様に、観測装置５９を正規ポート５７にねじ止めする。
【００５６】
詳しくは、観測装置５９の先端金具６９の中央部１０５に、例えば、ステンレス鋼からなる環状のパッキン１２５を嵌め、中央部１０５のねじ部１０３を観測装置取付部６３のねじ部６５に螺合させる。
【００５７】
これにより、プロテクタ１を排気管５５内に突出させた状態で、観測装置５９を排気管５５に対して垂直に取付けることができる。
なお、観測装置５９のファイバースコープ７３の後端には、図示しないが、ファイバースコープ７３からの光情報を捉えるＣＣＤカメラ、捉えた情報（画像）を表示するモニタ、情報（画像）を記録するビデオ装置等を接続する。
【００５８】
また、観測装置５９には、図示しないが、ファイバースコープ７３の先端面が結露することを防止するヒータや、プロテクタ１の内部を照らすライト等を設けてよい。
ｄ）次に、プロテクタ内への水侵入確認方法の実験手順について説明する。
【００５９】
(1)実験例１（１種類のプロテクタによる確認方法）
図６に示す様に、排気管５５の正規ポート５７に観測装置５９を取付けた状態で、エンジン５３、エンジン５３の冷却水、及び排気管５５を、例えば露点よりも低温下に晒す。なお、エンジン５３の制御に用いるガスセンサ２は、正規ポート５７と異なる箇所（例えば正規ポート５７の下流側）に取付けておけばよい。
【００６０】
その後、エンジン５３を少なくとも一回（ここでは複数回）所定時間（例えば合計２分間）作動させて、凝縮水を排気管５５内に発生させる。
その後、この発生させた凝縮水を排気ガスの掃気（レーシング：Ｒａｃｉｎｇ）によって下流側に飛ばし、その際にプロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を観測装置５９によって確認する。
【００６１】
なお、ファイバースコープ７３の視野は、ファイバースコープ７３の先端から円錐形状（軸中心：光軸から６０°の角度）に広がる範囲であるので、ファイバースコープ７３によって得られる画像には、プロテクタ１の内部全体（詳しくは内部プロテクタ４１の内部全体）の画像が含まれている。
【００６２】
(2)実験例２（他の種類のプロテクタによる確認方法）
前記実験例１によって、プロテクタ１における凝縮水の侵入状態を調べた後に、図７及び図８に示す様に、実験例２によって、他の構造のプロテクタ１３１を備えた他の観測装置１３３を用いて同様な実験を行う。
【００６３】
この実験例２の観測装置１３３においては、プロテクタ１３１（従ってプロテクタ付き治具１３５）の構造は、前記実験例２の観測装置５９とは異なるが、それ以外の部品（可視化装置用治具６７、ファイバースコープ７３等）は、前記実験例１の観測装置５９と同じである。
【００６４】
なお、プロテクタ用治具１３７自体は、その形状は実験例１と同じであるが、他の構造のプロテクタ１３１が接合されるものであるので、製品自体は異なるものである。従って、このプロテクタ用治具１３７は、前記実験例１に使用し可視化装置用治具６７とねじによる結合が可能である。
【００６５】
本実験例２では、予め、他の構造のプロテクタ１３１を実験例１と同様な構造のプロテクタ用治具１３７に接合して、プロテクタ付き治具１３５を作製しておく。
そして、前記実験例１の後に、観測装置５９を排気管５５から取り外し、その観測装置５９において、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９（従ってプロテクタ付き治具１３５）とのねじ結合を緩めて、可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１３５とを分離する。このとき、ファイバースコープ７３は、可視化装置用治具６７に固定されたままである。
【００６６】
その後、可視化装置用治具６７に、前記他の構造のプロテクタ付き治具１３５をねじ止めすることにより、新たな観測装置１３３を構成する。
従って、この新たな観測装置１３３を排気管５５に取付けて、上述の実験例１と同様にして、プロテクタ１３１への凝縮水の侵入確認を行うことができる。
【００６７】
ｅ）この様に、本実施形態では、プロテクタ１が取付け可能なプロテクタ用治具６９に、可視化装置（ファイバースコープ７３）を保持する可視化装置用治具６７を組み付けるとともに、ファイバースコープ７３の先端側をプロテクタ用治具６９の第２貫通孔１０９に挿入することで、プロテクタ１を排気管５５に取付ける。これにより、エンジン５３を作動させた場合に、プロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００６８】
つまり、実際のプロテクタ１を排気管５５に取付け、その内部をファイバースコープ７３で確認することができるため、プロテクタ１内への凝縮水の侵入を確実に捉えることが可能になり、被水リスクを漏らさず抽出することが可能になる。また、プロテクタ１内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ１内での凝縮水の挙動を確実に検出できるので、新規のより好ましいプロテクタ１の開発が可能になり、更に、ガスセンサ２の排気管５５へのより好ましい取付けレイアウトを求めることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、同一種類の複数のプロテクタ１又は異なる種類のプロテクタ１３１に対して、それぞれ凝縮水の侵入状態を調べる場合には、複数のプロテクタ付き治具１２０、１３５に対して、それぞれ着脱可能な、複数のプロテクタ１よりも少ない特定数の可視化装置用治具６７を準備する。このようにすれば、単一の（ファイバースコープ７３を取付けた）可視化装置用治具６７に対して、各プロテクタ付き治具１２０、１３５を付け替えることにより、複数のプロテクタ１、１３１に対する試験を、単一のファイバースコープ７３及び可視化装置用治具６７を用いて行うことができる。従って、試験に使用する装置を簡易化でき、コスト的に有利である。
【００７０】
更に、本実施形態では、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間に、両治具間におけるガスのリークを防止するパッキン１１９を配置している。これにより、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間におけるガスのリークを防止することができる。
【００７１】
その上、本実施形態では、ファイバースコープ７３と観測装置本体７１との間に、両部材間におけるガスのリークを防止するパッキン７９を配置している。これにより、ファイバースコープ７３と観測装置本体７１との間におけるガスのリークを防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、ファイバースコープ７３の先端が、プロテクタ用治具６９におけるプロテクタ１の取付位置より突出しないように、ファイバースコープ７３の取付位置を設定している。これにより、プロテクタ１の内部を広範囲に確認（例えば撮影）することができると共に、ファイバースコープ７３をプロテクタ１内部へ挿入した場合に、ファイバースコープ７３がプロテクタ１内での凝縮水の挙動に影響を及ぼす問題を解消できる。よって、プロテクタ１内への凝縮水の侵入状態を正確に把握できる。
【００７３】
更に、本実施形態では、プロテクタ１として、同心状に配置した２重プロテクタを用いている。プロテクタ１が２重構造の場合には、プロテクタ１の外部から内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態が１重プロテクタとは異なる。よって、外部プロテクタ３９に向かって飛んでくる凝縮水を確認するだけでは、内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態を確認することは困難である。しかしながら、本実施形態では、内部プロテクタ４１内を確認できる位置にファイバースコープ７３を配置することにより、内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は、前記実施形態等に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
（１）例えば、本発明は、全領域空燃比センサに適用できるだけでなく、その他の酸素センサ、或いはＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等にも適用することが可能である。
【００７５】
（２）また、前記実施形態では、ヒータと一体型の、板状の形状の検出素子を用いて説明したが、本発明は、ヒータを別に備えた有底筒状の検出素子の場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１、１３１…プロテクタ
２…ガスセンサ
５１…試験装置
５３…エンジン
５５…排気管
５７…正規ポート
５９、１３３…観測装置
７１…観測装置本体
７３…ファイバースコープ
６７…可視化装置用治具
６９、１３７…プロテクタ用治具
７９…パッキン（第２気密部材）
１００…第１貫通孔
１０９…第２貫通孔
１１８…結合貫通孔
１１９…パッキン（第１気密部材）
１２０、１３５…プロテクタ付き治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪や二輪の車両の排気管に配置される、Ｏ2センサ、ＮＯｘセンサ等のセンサに用いられるプロテクタ内への水侵入確認方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの排気ガス中の特定ガス、例えば酸素やＮＯｘ（窒素酸化物）などの濃度に応じ、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりする検出素子を備えたガスセンサが知られている。
【０００３】
この種のガスセンサにおいては、水や被毒物質等が検出素子に直接に当ることを防ぐために、検出素子の周囲を覆う様に、（排気ガスの通過は可能な）プロテクタが取付けられている。
【０００４】
ところで、エンジンの停止中や冷間始動時に、排気ガス中に含まれる水分が凝縮して（以下凝縮水という）、排気管の内壁面に凝縮水が付着することがある。この状態でエンジンを通常始動させると、排気管の内壁面に付着した凝縮水は、エンジンの振動や排気ガスの流れによって飛散する。そして、飛散した凝縮水が、プロテクタに当たった後に、加熱された検出素子に付着すると、熱衝撃によって検出素子に亀裂が生じることがある。
【０００５】
この対策として、ガスセンサを排気管に取付けて使用する前に、予め検出素子が被水により割れるか否かを評価する方法が開発されている。この評価を行う試験方法としては、例えば、ガスセンサの取付位置にプロテクタを備えたカーボン素子を配置し、このカーボン素子に付着した凝縮水の状態に基づいて検出素子の被水状態を推定する方法が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
また、これとは別に、凝縮水の影響を受けにくいガスセンサの設計のために、排気管内のガスセンサの取付位置に可視化装置を取付けて、凝縮水の飛散状態を調べる装置が提案されている。この装置とは、プロテクタの代わりに円筒状の透明なハウジングを用い、このハウジング内にファイバースコープを挿入し、ハウジングに対して飛散する凝縮水の状態を実際に観察するものである（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３４７５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１５８３号公報
【特許文献３】特開２００９−５３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、プロテクタ内部に侵入した凝縮水全てがカーボン素子に付着することはなく、上述した特許文献１、２の技術では、プロテクタ内への凝縮水の侵入の状態を正確に把握できないという問題があった。特に、プロテクタのどこから凝縮水が侵入したのかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水がどのような挙動をするかなど、プロテクタ内における凝縮水の状態を精度良く把握できないという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献３の技術では、ガスセンサに対して飛んでくる凝縮水の量などは把握できるが、実際のプロテクタを排気管に取付けているわけでないため、前記特許文献１、２の技術と同様に、プロテクタのどこから凝縮水が侵入するかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水がどのような挙動をするかなど、プロテクタ内における凝縮水の状態を正確に把握することができないという問題があった。
【００１０】
そのため、プロテクタ内に侵入する凝縮水に対する有効な対策を立てることが難しいという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、プロテクタのどこから凝縮水が侵入したかや、プロテクタ内に侵入した凝縮水の挙動などを確実に把握することができるプロテクタ内への水侵入確認方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、請求項１に記載の様に、エンジンの排気管内（例えばガスセンサの取付位置）にガスセンサのプロテクタを配置し、前記エンジンを作動させて前記排気管内の水を飛散させ、前記プロテクタ内に侵入する水の状態を、可視化装置を用いて調べるプロテクタ内への水侵入確認方法であって、軸方向に第１貫通孔を有し、該第１貫通孔内に挿通された前記可視化装置を保持する環状の可視化装置用治具と、軸方向に第２貫通孔を有し、先端側に前記プロテクタが取付可能な環状のプロテクタ用治具とを用い、前記プロテクタ用治具に前記プロテクタを取付けて、プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記第２貫通孔内に前記可視化装置の先端側を挿入するようにして、前記プロテクタ付き治具の後端側と前記可視化装置用治具の先端側とを前記軸方向を合わせて組み付け、その後、前記プロテクタが排気管中の排気ガスに接するように前記排気管に取付けることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、プロテクタが取付け可能なプロテクタ用治具に、可視化装置を保持する可視化装置用治具を組み付けると共に、可視化装置の先端側をプロテクタ用治具の第２貫通孔内に挿入することで、プロテクタを排気管に取付けている。これにより、エンジンを作動させた場合に、プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００１３】
つまり、本発明では、実際のプロテクタを排気管に取付け、その内部を可視化装置で確認することができるため、プロテクタ内への凝縮水の侵入を確実に捉えることが可能になり、被水リスクを漏らさず抽出することが可能になる。また、プロテクタ内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ内での凝縮水の挙動を確実に検出できるので、新規のより好ましいプロテクタの開発が可能になり、更に、ガスセンサの排気管へのより好ましい取付けレイアウトを求めることができる。
【００１４】
即ち、本発明により、実際のプロテクタ内への凝縮水の侵入状況を確実に把握できるので、凝縮水に対する有効な対策を立てることが容易となる。
（２）本発明では、請求項２に記載の様に、同一種類又は異なる種類の複数のプロテクタに対して、それぞれ前記プロテクタ用治具を取付けて、複数の前記プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具がいずれのプロテクタ付き治具にも着脱可能に構成することができる。
【００１５】
本発明のプロテクタ内への水侵入確認方法は、新規のより好ましいプロテクタの開発等に行われることが多く、このため、同一種類の複数のプロテクタや、異なる種類（異種）の複数のプロテクタを用いて行われることが多い。すると、可視化装置及び可視化装置用治具についても、それぞれプロテクタやプロテクタ用治具（プロテクタ付き治具）に一対一に対応する個数を準備する必要があるが、可視化装置及び可視化装置用治具を複数準備すると、装置が複雑となり、またコストが高くなる。
【００１６】
そこで、本発明では、同一種類の複数のプロテクタ又は異なる種類のプロテクタに対して、それぞれ凝縮水の侵入状態を調べる場合（試験する場合）には、複数のプロテクタ付き治具に対して、それぞれに着脱可能な、複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具を準備する。このようにすれば、例えば、単一の可視化装置を保持させた可視化装置用治具に対して、各プロテクタ付き治具を付け替えることにより、複数のプロテクタに対する試験を、単一の可視化装置及び可視化装置用治具を用いて行うことができる。従って、試験に使用する装置を簡易化でき、コスト的に有利である。
【００１７】
なお、「複数のプロテクタよりも少ない特定数の可視化装置用治具」とは、例えば、プロテクタが３個ある場合に、可視化装置用治具が１個、又は２個であるように、可視化装置用治具の個数がプロテクタの個数よりも少ない個数であることを指す。
【００１８】
（３）本発明では、請求項３に記載の様に、可視化装置用治具とプロテクタ用治具との間に、両治具間におけるガスのリークを防止する第１気密部材を配置することが好ましい。
【００１９】
これにより、可視化装置用治具とプロテクタ用治具との間におけるガスのリークを防止することができる。
（４）本発明では、請求項４に記載の様に、可視化装置と、少なくとも可視化装置用治具及びプロテクタ用治具との間に、両部材間におけるガスのリークを防止する第２気密部材を配置することが好ましい。
【００２０】
これにより、可視化装置と可視化装置用治具又はプロテクタ用治具との間におけるガスのリークを防止することができる。
（５）本発明では、請求項５に記載の様に、可視化装置の先端が、プロテクタ用治具におけるプロテクタの取付位置より突出しないことが好ましい。
【００２１】
これにより、プロテクタの内部を広範囲に確認（例えば視認や撮影）することができると共に、可視化装置をプロテクタ内部へ挿入した場合に、可視化装置がプロテクタ内での凝縮水の挙動に影響を及ぼす問題を解消できる。よって、プロテクタ内への凝縮水の侵入状況を正確に把握できる。
【００２２】
（６）本発明では、請求項６に記載の様に、プロテクタとしては、内側の筒状の内部プロテクタと、内部プロテクタの外周側を覆う筒状の外部プロテクタとを、同心状に配置した２重プロテクタが挙げられる。
【００２３】
プロテクタが２重構造の場合には、プロテクタの外部から内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態（プロテクタ内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ内での凝縮水の挙動）が１重プロテクタとは異なる。よって、外部プロテクタに向かって飛んでくる凝縮水を確認するだけでは、内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確認することは困難である。
【００２４】
しかしながら、本発明では、内部プロテクタの内部を確認できる位置に可視化装置を配置することにより、二重プロテクタであっても、内部プロテクタ内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の観測対象のプロテクタを備えたガスセンサの部分断面図である。
【図２】プロテクタ内への水侵入確認方法に用いる試験装置を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を拡大し、観測装置を排気管に取付けた状態を示す説明図である。
【図４】観測装置を軸方向に沿って破断した状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）はプロテクタ用治具を示す平面図、（ｂ）はプロテクタ用治具及びプロテクタを示す正面図、（ｃ）は可視化装置用治具を示す平面図、（ｄ）は可視化装置用治具及びプロテクタ付き治具を示す正面図、（ｅ）は観測装置本体を示す正面図である。
【図６】実験例１の実験方法を説明する説明図である。
【図７】他の観測装置を示す説明図である。
【図８】（ａ）は他のプロテクタ用治具及びプロテクタを示す正面図、（ｂ）は他の可視化装置用治具及びプロテクタ付き治具を示す正面図、（ｃ）は他の観測装置本体を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明が適用されたプロテクタ内への水侵入確認方法の実施形態について図面を用いて説明する。
［実施形態］
ａ）最初に、本実施形態のプロテクタ内への水侵入確認方法の対象となるプロテクタを備えたガスセンサについて簡単に説明する。
【００２７】
図１に示す様に、本実施形態では、プロテクタ内への水侵入確認方法の対象となるプロテクタ１を備えたガスセンサ２は、例えば自動車の排気ガスの空燃比を検出するいわゆる全領域空燃比センサである。
【００２８】
このガスセンサ２は、排気管に固定するためのネジ部３が形成された筒状の主体金具５と、軸線方向（図中上下方向）に延びる板状形状の検出素子７と、検出素子７の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ９と、検出素子７の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材１１と、検出素子７と絶縁コンタクト部材１１との間に配置される複数の接続端子１３と、を備えている。
【００２９】
このうち、検出素子７は、軸線方向に延びる板状形状の素子部１５と、同じく軸線方向に延びる板状形状のヒータ１７とが積層されたものであり、測定対象となるガスに向けられる先端側には、多孔質層１９に覆われた検出部２１が形成されている。
【００３０】
主体金具５は、略筒状形状であり、軸線方向に貫通する貫通孔２３と、貫通孔２３の径方向内側に突出する棚部２５とを有する。この主体金具５は、検出部２１を貫通孔２３の先端側外部に配置し、貫通孔２３の後端側外部に複数の電極端子部２７を配置する状態で検出素子７を保持するよう構成されている。なお、主体金具５の貫通孔２３の内部には、セラミックホルダ２９、粉末充填層３１、３３、セラミックスリーブ９が配置されている。
【００３１】
また、主体金具５の先端部３５の外周には、検出素子７の突出部分を覆う金属製の２重構造の前記プロテクタ１、即ち同心状に配置された円筒形状の外部プロテクタ３９及び内部プロテクタ４１からなるプロテクタ１が溶接等によって取付けられている。
【００３２】
更に、主体金具５の後端側外周には外筒４３が固定され、外筒４３の内側には絶縁コンタクト部材１１を保持する保持部材４５が固定されている。また、外筒４３の後端側の開口部にはグロメット４７が配置され、グロメット４７には、検出素子７の各電極端子部２７と接続される複数のリード線４９が挿通されている。
【００３３】
ｂ）次に、本実施形態のプロテクタ内への水侵入確認方法に用いられる装置の全体構成ついて、図２及び図３に基づいて説明する。
図２に示す様に、プロテクタ内への水侵入確認方法に用いられる試験装置５１は、自動車等に用いられるエンジン５３の排気管５５の正規ポート５７、即ち、通常、エンジン５３の作動中に空燃比を検出する前記ガスセンサ２を取付けるポートに、観測装置５９を取付けたものである。
【００３４】
この正規ポート５７は、図３に示す様に、円筒形の排気管５５の径方向の一端側（図３の上方）に形成された円形の貫通孔６１と、貫通孔６１の周囲を囲む様に排気管５５の外周側に接合された環状の観測装置取付部６３とから構成されている。
【００３５】
この観測装置取付部６３の内周面には、ねじ部６５が形成されており、後に詳述する様に、このねじ部６５に観測装置５９をねじ止めすることにより、プロテクタ１を排気管５５内に突出させた状態で、観測装置５９を排気管５５に対して垂直に取付けることができる。
【００３６】
ｃ）次に、本実施形態の要部である観測装置５９について詳しく説明する。
(1)観測装置５９の構成
図４に示す様に、観測装置５９は、筒状の可視化装置用治具６７と筒状のプロテクタ用治具６９と筒状のプロテクタ１とを、同軸に結合した観測装置本体７１を備えるとともに、観測装置本体７１の軸中心に、ファイバースコープ７３（特許請求の範囲の可視化装置に相当）を取付けたものである。
【００３７】
このうち、可視化装置用治具６７は、例えば、ステンレス鋼からなる筒状の先端金具７５と例えば、ステンレス鋼からなる筒状の後端金具７７とを、同軸にねじ結合したものであり、この先端金具７５と後端金具７７との間には、例えば、フッ素ゴムからなる環状の弾性を有するパッキン７９（特許請求の範囲の第２気密部材に相当）が配置されている。
【００３８】
前記先端金具７５は、先端部８０とそれより外径の大きな（後端側の）後端部８１とから構成されており、後端部８１の外周の後端側は六角形状とされている。なお、先端部８０の外周面には、プロテクタ用治具６９との結合のためのねじ部８３が形成されている。
【００３９】
また、先端金具７５の軸中心には、中心孔８５が形成されており、中心孔８５は、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が大きな中心孔先端部８７と、それより内径の大きな（後端側の）中心孔後端部８９とから構成されている。
【００４０】
この中心孔後端部８９の後端側の内周面には、先端金具７５と後端金具７７とを結合するためのねじ部９１が形成されている。なお、中心孔後端部８９の先端側には前記パッキン７９が配置されている。
【００４１】
一方、後端金具７７も、先端部９３とそれより外径の大きな（後端側の）後端部９５とから構成されており、後端部９５の外周は六角形状とされている。後端金具７７の軸中心には、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が大きな中心孔９７が形成されている。また、先端部９３の外周面には、先端金具７５と後端金具７７とを結合するためのねじ部９９が形成されている。
【００４２】
なお、先端金具７５の中心孔８５と後端金具７７の中心孔９７とにより、可視化装置用治具６７の第１貫通孔１００が構成されている。
更に、前記プロテクタ用治具６９は、先端側より、プロテクタ１が外嵌されて接合される先端部１０１と、先端部１０１より外径が大きく、その外周に（観測装置５９を）排気管５５に固定するためのねじ部１０３を備えた中央部１０５と、中央部１０５より外径の大きな後端部１０７とを備えている。
【００４３】
また、プロテクタ用治具６９の軸中心には、中心孔（第２貫通孔）１０９が形成されており、中心孔１０９は、ファイバースコープ７３の外径より僅かに内径が小さい中心孔先端部１１１と、中心孔先端部１１１より内径の大きな（後端側の）中心孔中央部１１３と、中心孔中央部１１３より内径の大きな（後端側の）中心孔後端部１１５とから構成されている。なお、中心孔中央部１１３と中心孔後端部１１５の内径は、ファイバースコープ７３の外径より大である。
【００４４】
この中心孔後端部１１５の内周面には、撮影用治具６７とプロテクタ治具６９とを結合するためのねじ部１１７が形成されている。
なお、第１貫通孔１００と第２貫通孔１０９とによって、ファイバースコープ７３が挿入される結合貫通孔１１８が構成され、プロテクタ用治具６９とプロテクタ１とによってプロテクタ付き治具１２０が構成されている。
【００４５】
更に、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間、詳しくは、プロテクタ用治具６９の後端部１０７の後端面と撮影用治具６７の後端部８１の先端面との間にて、撮影用治具６７の先端部７９に外嵌するように、例えば、ステンレス鋼からなる環状のパッキン１１９（特許請求の範囲の第１気密部材に相当）が配置されている。
【００４６】
そして、前記ファイバースコープ７３は、観測装置本体７１の軸中心の結合貫通孔１１８に挿入される様に、即ち、後端金具７７の中心孔９７、先端金具４５の中心孔先端部８７、プロテクタ用治具６９の中心孔中心部１１３を貫くように配置されている。
【００４７】
このファイバースコープ７３の先端は、プロテクタ用治具６９の中心孔先端部１１１と中心孔中央部１１３との間の段部１２１に当接して位置決めされており、その先端は、プロテクタ１の接合部分より後端側に配置されている。
【００４８】
従って、このファイバースコープ７３から、プロテクタ１の内部（詳しくは内部プロテクタ４１の内部）の画像を得ることができる。
なお、前記プロテクタ１は、前記ガスセンサ２に取付けられるものと同様な形状の２重構造を有しており、外部プロテクタ３９及び内部プロテクタ４１の側壁には、排気ガスの通過が可能なように、それぞれ通気孔４０、４２が複数形成されている。なお、内部プロテクタ４１の先端には排気及び排水のための先端孔４４が形成されている。
【００４９】
(2)観測装置５９の組み立て方法
観測装置５９を組み立てる場合には、まず、図５（ｂ）に示す様に、プロテクタ用治具６９の先端部１０１にプロテクタ１を外嵌し、その周囲を溶接（例えばレーザ溶接）して接合する。これにより、プロテクタ付き治具１２０が作製される。
【００５０】
詳しくは、プロテクタ１は、外部プロテクタ３９と内部プロテクタ４１の２重構造であるので、最初に内部プロテクタ４１をプロテクタ用治具６９の先端部１０１に嵌め、その後、内部プロテクタ４１の外側に外部プロテクタ３９を嵌め、溶接によって、外部プロテクタ３９と内部プロテクタ４１とを先端部１０１に接合する。
【００５１】
次に、前記図４に示す様に、先端金具７５の中心孔後端部８９にパッキン７９を配置し先端金具７５のねじ部９１に後端金具７７のねじ部９９を部分的に螺合させて、可視化装置用治具６７を作製する。
【００５２】
次に、図５（ｄ）に示す様に、この可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１２０との間に、パッキン１１９を挟むようにして、可視化装置用治具６７の先端金具７５の先端部７９のねじ部８３とプロテクタ付き治具１２０の後端部１０７のねじ部１１７とを螺合して、可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１２０とを一体に固定する。これにより、図５（ｅ）に示す様な、観測装置本体７１が作製される。
【００５３】
次に、前記図４に示す様に、観測装置本体７１の後端側より、その軸中心の結合貫通孔１１８にファイバースコープ７３を挿入し、上述した段部１２１に当接させる。
その後、後端金具７７を先端金具７５に強くねじ込むことにより、可視化装置用治具６７（従って観測装置本体７１）とファイバースコープ７３とを一体に固定する。
【００５４】
つまり、先端金具７５に後端金具７７をねじ込むにつれて、パッキン７９が押し潰されて平面方向に広がって、ファイバースコープ７３を外周側から押圧することにより、ファイバースコープ７３を可視化装置用治具６７に固定する。
【００５５】
(3)観測装置５９の取付け方法
観測装置５９を排気管５５に取付ける場合には、前記図３に示す様に、観測装置５９を正規ポート５７にねじ止めする。
【００５６】
詳しくは、観測装置５９の先端金具６９の中央部１０５に、例えば、ステンレス鋼からなる環状のパッキン１２５を嵌め、中央部１０５のねじ部１０３を観測装置取付部６３のねじ部６５に螺合させる。
【００５７】
これにより、プロテクタ１を排気管５５内に突出させた状態で、観測装置５９を排気管５５に対して垂直に取付けることができる。
なお、観測装置５９のファイバースコープ７３の後端には、図示しないが、ファイバースコープ７３からの光情報を捉えるＣＣＤカメラ、捉えた情報（画像）を表示するモニタ、情報（画像）を記録するビデオ装置等を接続する。
【００５８】
また、観測装置５９には、図示しないが、ファイバースコープ７３の先端面が結露することを防止するヒータや、プロテクタ１の内部を照らすライト等を設けてよい。
ｄ）次に、プロテクタ内への水侵入確認方法の実験手順について説明する。
【００５９】
(1)実験例１（１種類のプロテクタによる確認方法）
図６に示す様に、排気管５５の正規ポート５７に観測装置５９を取付けた状態で、エンジン５３、エンジン５３の冷却水、及び排気管５５を、例えば露点よりも低温下に晒す。なお、エンジン５３の制御に用いるガスセンサ２は、正規ポート５７と異なる箇所（例えば正規ポート５７の下流側）に取付けておけばよい。
【００６０】
その後、エンジン５３を少なくとも一回（ここでは複数回）所定時間（例えば合計２分間）作動させて、凝縮水を排気管５５内に発生させる。
その後、この発生させた凝縮水を排気ガスの掃気（レーシング：Ｒａｃｉｎｇ）によって下流側に飛ばし、その際にプロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を観測装置５９によって確認する。
【００６１】
なお、ファイバースコープ７３の視野は、ファイバースコープ７３の先端から円錐形状（軸中心：光軸から６０°の角度）に広がる範囲であるので、ファイバースコープ７３によって得られる画像には、プロテクタ１の内部全体（詳しくは内部プロテクタ４１の内部全体）の画像が含まれている。
【００６２】
(2)実験例２（他の種類のプロテクタによる確認方法）
前記実験例１によって、プロテクタ１における凝縮水の侵入状態を調べた後に、図７及び図８に示す様に、実験例２によって、他の構造のプロテクタ１３１を備えた他の観測装置１３３を用いて同様な実験を行う。
【００６３】
この実験例２の観測装置１３３においては、プロテクタ１３１（従ってプロテクタ付き治具１３５）の構造は、前記実験例２の観測装置５９とは異なるが、それ以外の部品（可視化装置用治具６７、ファイバースコープ７３等）は、前記実験例１の観測装置５９と同じである。
【００６４】
なお、プロテクタ用治具１３７自体は、その形状は実験例１と同じであるが、他の構造のプロテクタ１３１が接合されるものであるので、製品自体は異なるものである。従って、このプロテクタ用治具１３７は、前記実験例１に使用し可視化装置用治具６７とねじによる結合が可能である。
【００６５】
本実験例２では、予め、他の構造のプロテクタ１３１を実験例１と同様な構造のプロテクタ用治具１３７に接合して、プロテクタ付き治具１３５を作製しておく。
そして、前記実験例１の後に、観測装置５９を排気管５５から取り外し、その観測装置５９において、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９（従ってプロテクタ付き治具１３５）とのねじ結合を緩めて、可視化装置用治具６７とプロテクタ付き治具１３５とを分離する。このとき、ファイバースコープ７３は、可視化装置用治具６７に固定されたままである。
【００６６】
その後、可視化装置用治具６７に、前記他の構造のプロテクタ付き治具１３５をねじ止めすることにより、新たな観測装置１３３を構成する。
従って、この新たな観測装置１３３を排気管５５に取付けて、上述の実験例１と同様にして、プロテクタ１３１への凝縮水の侵入確認を行うことができる。
【００６７】
ｅ）この様に、本実施形態では、プロテクタ１が取付け可能なプロテクタ用治具６９に、可視化装置（ファイバースコープ７３）を保持する可視化装置用治具６７を組み付けるとともに、ファイバースコープ７３の先端側をプロテクタ用治具６９の第２貫通孔１０９に挿入することで、プロテクタ１を排気管５５に取付ける。これにより、エンジン５３を作動させた場合に、プロテクタ１内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００６８】
つまり、実際のプロテクタ１を排気管５５に取付け、その内部をファイバースコープ７３で確認することができるため、プロテクタ１内への凝縮水の侵入を確実に捉えることが可能になり、被水リスクを漏らさず抽出することが可能になる。また、プロテクタ１内への凝縮水の侵入経路やプロテクタ１内での凝縮水の挙動を確実に検出できるので、新規のより好ましいプロテクタ１の開発が可能になり、更に、ガスセンサ２の排気管５５へのより好ましい取付けレイアウトを求めることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、同一種類の複数のプロテクタ１又は異なる種類のプロテクタ１３１に対して、それぞれ凝縮水の侵入状態を調べる場合には、複数のプロテクタ付き治具１２０、１３５に対して、それぞれ着脱可能な、複数のプロテクタ１よりも少ない特定数の可視化装置用治具６７を準備する。このようにすれば、単一の（ファイバースコープ７３を取付けた）可視化装置用治具６７に対して、各プロテクタ付き治具１２０、１３５を付け替えることにより、複数のプロテクタ１、１３１に対する試験を、単一のファイバースコープ７３及び可視化装置用治具６７を用いて行うことができる。従って、試験に使用する装置を簡易化でき、コスト的に有利である。
【００７０】
更に、本実施形態では、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間に、両治具間におけるガスのリークを防止するパッキン１１９を配置している。これにより、可視化装置用治具６７とプロテクタ用治具６９との間におけるガスのリークを防止することができる。
【００７１】
その上、本実施形態では、ファイバースコープ７３と観測装置本体７１との間に、両部材間におけるガスのリークを防止するパッキン７９を配置している。これにより、ファイバースコープ７３と観測装置本体７１との間におけるガスのリークを防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、ファイバースコープ７３の先端が、プロテクタ用治具６９におけるプロテクタ１の取付位置より突出しないように、ファイバースコープ７３の取付位置を設定している。これにより、プロテクタ１の内部を広範囲に確認（例えば撮影）することができると共に、ファイバースコープ７３をプロテクタ１内部へ挿入した場合に、ファイバースコープ７３がプロテクタ１内での凝縮水の挙動に影響を及ぼす問題を解消できる。よって、プロテクタ１内への凝縮水の侵入状態を正確に把握できる。
【００７３】
更に、本実施形態では、プロテクタ１として、同心状に配置した２重プロテクタを用いている。プロテクタ１が２重構造の場合には、プロテクタ１の外部から内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態が１重プロテクタとは異なる。よって、外部プロテクタ３９に向かって飛んでくる凝縮水を確認するだけでは、内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態を確認することは困難である。しかしながら、本実施形態では、内部プロテクタ４１内を確認できる位置にファイバースコープ７３を配置することにより、内部プロテクタ４１内に侵入する凝縮水の状態を確実に把握することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は、前記実施形態等に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
（１）例えば、本発明は、全領域空燃比センサに適用できるだけでなく、その他の酸素センサ、或いはＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ等にも適用することが可能である。
【００７５】
（２）また、前記実施形態では、ヒータと一体型の、板状の形状の検出素子を用いて説明したが、本発明は、ヒータを別に備えた有底筒状の検出素子の場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１、１３１…プロテクタ
２…ガスセンサ
５１…試験装置
５３…エンジン
５５…排気管
５７…正規ポート
５９、１３３…観測装置
７１…観測装置本体
７３…ファイバースコープ
６７…可視化装置用治具
６９、１３７…プロテクタ用治具
７９…パッキン（第２気密部材）
１００…第１貫通孔
１０９…第２貫通孔
１１８…結合貫通孔
１１９…パッキン（第１気密部材）
１２０、１３５…プロテクタ付き治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管内にガスセンサのプロテクタを配置し、前記エンジンを作動させて前記排気管内の水を飛散させ、前記プロテクタ内に侵入する水の状態を、可視化装置を用いて調べるプロテクタ内への水侵入確認方法であって、
軸方向に第１貫通孔を有し、該第１貫通孔内に挿通された前記可視化装置を保持する環状の可視化装置用治具と、
軸方向に第２貫通孔を有し、先端側に前記プロテクタが取付可能な環状のプロテクタ用治具とを、用い、
前記プロテクタ用治具に前記プロテクタを取付けて、プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記第２貫通孔内に前記可視化装置の先端側を挿入するようにして、前記プロテクタ付き治具の後端側と前記可視化装置用治具の先端側とを前記軸方向を合わせて組み付け、
その後、前記プロテクタが排気管中の排気ガスに接するように前記排気管に取付けることを特徴とするプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項２】
同一種類又は異なる種類の複数の前記プロテクタに対して、それぞれ前記プロテクタ用治具を取付けて、複数のプロテクタ付き治具を作製するとともに、前記複数のプロテクタよりも少ない特定数の前記可視化装置用治具がいずれの前記プロテクタ付き治具にも着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項３】
前記可視化装置用治具と前記プロテクタ用治具との間に、両治具間におけるガスのリークを防止する第１気密部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項４】
前記可視化装置と、少なくとも前記可視化装置用治具及び前記プロテクタ用治具との間に、両部材間におけるガスのリークを防止する第２気密部材を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項５】
前記可視化装置の先端が、前記プロテクタ用治具における前記プロテクタの取付位置より突出しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項６】
前記プロテクタは、内側の筒状の内部プロテクタと、該プロテクタの外周側を覆う筒状の外部プロテクタとを、同心状に配置した２重プロテクタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項１】
エンジンの排気管内にガスセンサのプロテクタを配置し、前記エンジンを作動させて前記排気管内の水を飛散させ、前記プロテクタ内に侵入する水の状態を、可視化装置を用いて調べるプロテクタ内への水侵入確認方法であって、
軸方向に第１貫通孔を有し、該第１貫通孔内に挿通された前記可視化装置を保持する環状の可視化装置用治具と、
軸方向に第２貫通孔を有し、先端側に前記プロテクタが取付可能な環状のプロテクタ用治具とを、用い、
前記プロテクタ用治具に前記プロテクタを取付けて、プロテクタ付き治具を作製するとともに、前記第２貫通孔内に前記可視化装置の先端側を挿入するようにして、前記プロテクタ付き治具の後端側と前記可視化装置用治具の先端側とを前記軸方向を合わせて組み付け、
その後、前記プロテクタが排気管中の排気ガスに接するように前記排気管に取付けることを特徴とするプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項２】
同一種類又は異なる種類の複数の前記プロテクタに対して、それぞれ前記プロテクタ用治具を取付けて、複数のプロテクタ付き治具を作製するとともに、前記複数のプロテクタよりも少ない特定数の前記可視化装置用治具がいずれの前記プロテクタ付き治具にも着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項３】
前記可視化装置用治具と前記プロテクタ用治具との間に、両治具間におけるガスのリークを防止する第１気密部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項４】
前記可視化装置と、少なくとも前記可視化装置用治具及び前記プロテクタ用治具との間に、両部材間におけるガスのリークを防止する第２気密部材を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項５】
前記可視化装置の先端が、前記プロテクタ用治具における前記プロテクタの取付位置より突出しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【請求項６】
前記プロテクタは、内側の筒状の内部プロテクタと、該プロテクタの外周側を覆う筒状の外部プロテクタとを、同心状に配置した２重プロテクタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロテクタ内への水侵入確認方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６３１６５（Ｐ２０１２−６３１６５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５７３６（Ｐ２０１０−２０５７３６）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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